低碳机场建设方案研究

2022-06-02邹文波北京首都机场节能技术服务有限公司

节能与环保 2022年5期

关键词：航站楼排放量潜力

文_邹文波北京首都机场节能技术服务有限公司

本文以某南方支线机场为研究对象，通过分析其碳排放结构和减排潜力，提出该机场的近零碳建设方案，以期为支线机场的近零碳建设提供支持。

1 机场概况

该机场位于我国南方，地处夏热冬冷地区，现有主力航站楼于“十三五”末投入使用，航站楼建筑面积约为1.3万m2，设计旅客吞吐量为100万人次/a。

该机场场区内有航站楼、办公楼等公共建筑，为保障机场的安全稳定运行，该机场建设有电力系统、航站楼制冷系统、航站楼柴油供热系统等能源系统，飞行区内有助航灯光、高杆灯、业务车辆等能源系统和设备设施，公共区设有路灯和业务车辆等能源系统和设备设施。

2 机场碳排放及节能减排潜力分析

2.1 碳排放情况分析

参考《中国民用航空企业温室气体排放核算方法与报告指南》的要求计算该机场的碳排放。该机场的碳排放源主要是电力、汽油和柴油。其中电力碳排放占比为81.17%，主要用于航站楼、办公建筑、制冷系统、供水系统、高杆灯系统、助航灯光系统等；柴油大部分主要用于机场航站楼冬季的供暖，排放占比约为14.28%。汽油和部分柴油主要用于行政业务车辆，其排放占比合计约为4.55%。

从碳排放结构来看，要减少机场的碳排放量，可以从降低电力消耗，改变供暖形式从燃油转变成电力驱动、行政业务车辆油改电三个方面进行改造，从而实现低碳机场的目标。

2.2 节能减排潜力分析

2.2.1 航站楼减排潜力分析

根据《民用机场航站楼能耗评价指南》（MH/T5112，以下简称《评价指南》）机场分类，该机场属于乙Ⅱ类机场，该类机场能耗引导值为100kWh/m2。从现有能耗指标来看，受疫情影响，该机场2020年旅客吞吐量约为设计值的50%左右，此时航站楼的单位面积建筑电耗为74.77kWh/m2。根据研究，航站楼的能耗与旅客吞吐量、气候、运行时间等有密切关系。如航站楼达到设计吞吐量，航站楼的年电耗约120kWh/m2，高于《评价指南》引导值。未来应进一步控制航站楼的能耗，在航站楼满负荷甚至超负荷运行的情况下，控制航站楼的年电耗不超过100kWh/m2。

2.2.2 供暖系统减排潜力分析

燃油锅炉房的热效率一般约为90%～92%。燃油锅炉产生1GJ热量的排放量约为72.34kg。若采用空气源热泵机组供暖，按照COP为4进行估算，考虑该机场所在区域的电力排放因子，空气源热泵生产1GJ热量的排放量为36.50kg，减排率为49.54%。

2.2.3 车辆油改电减排潜力分析

《2030年前碳达峰行动方案》提出，到2030年，民用运输机场场内车辆装备等力争全面实现电动化。该机场应持续推动场内车辆油改电工作，力争2030年前实现电动化率为100%，根据研究，电动化改造的减排量不低于50%。目前该机场拥有燃油车辆43辆，年耗油量约为42.42t，约折合二氧化碳排放量127.26t。

2.2.4 可再生能源利用潜力分析

该机场位于太阳能资源丰富地区，年可利用小时数约为1100h。机场公共区内有停车场、屋顶、湖面等空场地可以利用，飞行区也具备一定面积场地可以利用。经研究，该机场具备光伏发电潜力为2.5MWp。

3 低碳机场建设方案

3.1 建设思路和目标

该机场的低碳建设方案，可简单总结为“靠天、靠地、靠己”。“靠天”指充分利用机场区域内的空地，建设光伏发电系统，辅以直流驱动和蓄能系统，确保航站楼及其附属能源设备设施全天耗电需求。“靠地”指利用空气热资源或地热资源，替代现有的燃油锅炉房，辅以蓄能系统，满足航站楼供热制冷需求，驱动地源热泵的电力也可以源自光伏系统。“靠己”指依靠自身的投入，不断提升自身管理，加强能源系统的技术改造、设备更新等工作，尽可能提升航站楼暖通空调系统、照明系统等的能效，降低航站楼及为其冷热源等保障设施的能耗。

为了满足低碳的要求，设定该机场低碳建设方案的目标是：同比2020年，机场的碳排放总量和单位旅客碳排放下降不低于50%。

3.2 低碳机场建设具体举措

3.2.1 光伏建设方案

充分考虑机场空地、屋顶、湖面等资源建设光伏发电系统。建设原则为自发自用，余电上网。考虑到负荷匹配、投资经济效益，光伏建设规划分两期，近期主要在该机场的办公楼屋顶、办公区域停车场、景观湖、飞行区空地进行建设，建设规模为1.5MWp。远期随着航站楼用能量的增加，进一步考虑在航站楼楼前停车场、飞行区空地等地持续建设，预计建设规模约为1MWp。

3.2.2 航站楼能效提升

为进一步控制航站楼的碳排放，对航站楼的能耗控制目标为该类机场的引导值，即不超过100kWh/m2,主要采取以下举措：用LED更换原有的照明灯具，并增加智能照明控制系统；建设机场能源管理系统，实现对航站楼的能耗分项计量和管控；优化空调系统的运行模式，实现按需分区域供能等手段。通过这些举措，进一步控制航站楼的能耗，提升航站楼的能效。

3.2.3 车辆电动化改造

根据车辆的使用年限，按照固定期限（10年）报废的原则，逐步对机场的燃油车辆进行“油改电”改造。为了满足车辆的充电需求，同步在机场的办公区、飞行区内建设充电桩。

3.2.4 供热低碳化改造

按照等装机容量替代的原则，对现有燃油锅炉进行电动化替代。考虑到该机场的地理位置和气候因素，拟采取空气源热泵机组替代燃油锅炉。现场查看，现有锅炉房处的电力负荷满足空气源热泵的电力需求，技术可行，同时保留锅炉房作为调峰使用。

3.3 低碳航站楼建设的具体成效

根据测算，该机场的相关低碳建设的项目实施效果如表1所示。

表1 项目实施效果

在现有边界下，参考该机场新航站楼投运后年能耗，通过低碳源端和航站楼能效提升项目的实施，该机场航站楼满负荷运行时年度总耗电量为306万kWh，不再消耗燃油等化石能源，该机场总耗电量对应的总排放量为1608t。同时由于光伏项目的建设实施，光伏发电项目一期在25a内光伏项目的年均发电量约为144.68万kWh，对应的减排量约为762t,机场的可再生能源比例占比为47.39%。

该机场低碳建设项目整体实施后，除去光伏自发自用的电量外，该机场净外购电力约为160万kWh，净排放量约为846t，单位旅客排放量约为0.846kg/人次，相对于改造前下降69.70%。机场低碳项目整体减碳量约为920t，减碳率约为57.21%，实现了低碳的改造目标。

3.4 经济效益分析

项目预计总投入约为2120万元，其中光伏发电项目投资约为670万元，供热低碳化改造项目投资约为300万元，车辆电动化改造项目整体投资约为1000万元。航站楼能效提升项目投资约为150万元，节碳成本约为23000元/t。

4 减碳潜力分析

该机场光伏一期项目发电量占全场总用电量的47%，距离实现零碳机场有一定的差距。机场仍有可利用光伏资源约1MWp，对这部分光伏加以利用，则可增加光伏发电量约为100万kWh，可再生能源占比增加至80%。如需继续降低机场的碳排放量，可以通过持续提升航站楼能效控制航站楼的能耗、控制办公区域能耗、购买可再生能源电力、从市场购买自愿减排量等市场排放指标等手段，从而实现近零碳机场的目标。